1
D-Pesti szennyvíztelep bioszűrő tisztító-egységével elért eredmények értékelése Oláh József 1 - Kovács György1- Borbélyné Jakab Judit1- Kucsák Mónika2
1. Bevezetés A biológiai szennyvíztisztításban a csepegtető- és forgó tárcsás csepegtető testek alkalmazása már régóta ismert. A biofilm rendszerek tovább fejlesztésében áttörésnek tekinthető a bioszűrők és a mozgó áramló biotöltetek alkalmazása. Valamennyi hordozóanyag felületén megtelepedett baktériumok biofilmet képez és a hordozóanyagok felületén lejátszódó biológiai folyamatok azonosak. Közleményünkben a bioszűrési technológia általános és a D-Pesti szennyvíztelep bioszűrő berendezéseivel elért konkrét eredmények értékelésével foglalkozunk. 2. Biofilm rendszer tápanyag hasznosítási mechanizmusa Biofilm rendszerben a biomassza vékony rétegben (20 – 1000 µm ) nagy fajlagos felületű, rögzített vagy mozgó, áramló hordozó anyagokra telepítve (fixálva) végzi a szubsztrát (BOI5, KOI) lebontását.
Biofilm Anaerob
Hordozóanyag
Szennyvíz Aerob
Hatékony réteg H2S
BOI NH4+
Szerves savak
O2 NO3NO21. ábra A tápanyag hasznosítási mechanizmusa (Öllős és Szilágyi,1996) Tápanyag-hasznosítás mechanizmusa: a.) Az irreverzibilis módon biopolimerek által a hordozóanyaghoz és egymáshoz kötött sejtek a vízben lévő oldott tápanyagokat lebontva szaporodnak és a sejtanyag termékek a tisztított szennyvízzel távoznak.1 - Aerob szervesanyag lebontás: 1 2
Fővárosi Csatornázási Művek Rt. Ph. D. hallgató, Szent István Egyetem, Gödöllő
2
Szervesanyag + oxigén + nyomelemek = sejtanyag + anyagcsere termékek - Nitrifikáció és denitrifikáció Ared + Box + nyomelemek = Aox + B red + sejtanyag b.) A sejtek felületéhez adszorbeálódott egyéb lebegő szervesanyagok és a biofilm növekedése következtében a biofilm egy része leválik és a szűrt-vízzel távozik, majd a biofilm megújulása az a.) pontban vázoltak alapján megkezdődik. Meghatározóak a diffúziós folyamatok. Kétirányú diffúzió: oxigén és a szubsztrát a biofilmbe, metabolikus termékek (anyagcsere termékek és széndioxid) a biofilmből a szűrt vízbe diffundálnak. A biofilm felületén lejátszódó biokémiai folyamat eredményeként a bioszűrő térfogatra vonatkoztatott tápanyag lebontási sebességét (reff) Mildenberger (1999) nyomán a következő összefüggéssel írhatjuk le: reff = Ahol: reff rsm CS KS vF Kv
rsm ⋅ CS vF ⋅ K S + CS Kv + vF
(1)
A bioszűrő tényleges tápanyag eltávolítási sebessége (g N/m3nap) Maximális tápanyag eltávolítási sebesség (g N/m3nap) Tápanyag koncentráció (g N/m3) Fél-telítési állandó (g N/m3) A szűrőben fenntartott áramlási sebesség (m/óra) A hordozóanyagra vonatkoztatott konstans (m/óra)
Az (1) összefüggés szerint, ha a tápanyag és a biofilm felületén lévő baktérium koncentráció r ⋅C nem változik, akkor sm S összefüggést egy állandóval az úgynevezett kinetikus szubsztrát K S + CS lebontási sebességgel (rsk) helyettesíthetjük és így az (1) összefüggés alábbiak szerint módosul: vF (2) reff = rsk ⋅ Kv + v F Ahol: rsk Kinetikus szubsztrát lebontási sebességi állandó (g N/m3nap) A (2) összefüggés alapján megállapíthatjuk, hogy a bioszűrő térfogat egységre vonatkoztatott, tényleges tápanyag eltávolítási sebessége (reff) kizárólag a diffúziót befolyásoló áramlási sebesség nagyságától függ. Természetesen ez nem azt jelenti, hogy a nagyobb teljesítmény – az reff - növelésének céljából az áramlási sebességet tetszőlegesen növelhetjük. Az áramlási sebesség túlzott növelése azt eredményezi, hogy az reff értéke ugyan nagy, de az elfolyó, tisztított szennyvízben a tápanyag koncentráció is növekszik, vagyis a tisztított szennyvíz minősége romlik. Tehát a szűrési sebességnek van egy optimuma (5 – 8 m/óra), ahol a bioszűrő hatékonyan működik és a tisztított szennyvíz minősége is jó. Rögzített biomasszával működő legfontosabb aerob eljárásokat az 1. táblázatban foglaltuk össze.
3
1. táblázat Rögzített biomasszával működő legfontosabb aerob eljárások összefoglalása Rendszer megnevezése Csepegtetőtest
Áramlás iránya, Hordozóanyag Levegőztetés rátáplálás Lefelé, permetezés Zúzott kő, törmePasszív lék, láva-salak, műanyag töltet
Merülő csepegtetőtest
Elkevert reaktor
Szűrő
Egyenáram, lefelé Szemcsés anyag
Korongok, hengeres testek
Iszapeltávolítás Passzív iszap leszakadás
Passzív
Passzív iszap leszakadás
Aktív, elszívás
Aktív öblítéssel
Bemerülő bioszűrő, rög- Szennyvíz és a Nagy fajlagos felü- Aktív zített ágy levegő egyen vagy letű szemcsés és légbefúvás ellenáramban strukturált anyagok
Aktív öblítéssel
Áramló töltetű bio-ágy
Elkevert reaktor
Szemcsés és nagy Aktív fajlagos felületű, légbefúvás strukturált anyagok
Aktív öblítéssel. Utóülepítés
Áramló, fluid ágy
Felfelé, egyenáramban
Nagy fajlagos felü- Aktív letű, strukturált légbefúvás anyagok
Aktív öblítéssel
Szemcsés (Ø<110 μm) és nagy fajlagos felületű, strukturált anyagok
Utóülepítés
Eleveniszap és porszerű Elkevert reaktor hordozóanyagra telepített biomassza kombinációja
Aktív légbefúvás
3. Hordozóanyag töltet jellemzése A hordozóanyag kiválasztásának főbb szempontjai, hogy a töltet nagy fajlagos felületű (> 200 m2/m3 ), kémiailag és biológiailag ellenálló, ioncserélő, adszorpciós, lebegőanyag megkötő kapacitása legyen az anyagnak. Az anyag megválasztásánál törekedni kell arra, hogy ne legyen a víz és az anyag között nagy sűrűségbeli különbség (Brandt és Hegemann, 2001). A fenti szempontokat a szinterezett üveg, zeolit, mordenit, vulkáni tufa és az égetett agyag, származékok elégítik ki. 4. Bioszűrőkkel szerzett általános üzemelési tapasztalatok értékelése A bioszűrés olyan szennyvíztisztító eljárás, amelyben a heterotróf biomassza hordozó-anyagra van telepítve és a szennyvíz a szűrőben alulról felfelé áramlik. A szűrőben három fázis egymással szorosan érintkezik: • szilárd fázist a biohártya által körülfogott szemcsés szűrőanyag képezi, • az alulról felfelé vezetett szennyvízáram, folyékony víz-fázis, • az alulról felfelé áramoltatott gáznemű fázis a befújt levegő, ill. az anoxikus folyamat termékeként keletkező nitrogén alkotja. A bioszűrőket általában a biológiai szennyvíztisztítás második lépcsőjeként építik be ammónia és nitrát eltávolítás céljából. Zhang és Bishop (1996) vizsgálatai szerint a nitrifikáló biofilmben a pH értéke HCO3-/O2
4
aránytól függ, ha az arány > 5 akkor a biofilmben a pH csökkenés < 0,4 – 0,6. Amennyiben az arány < 3 úgy a pH csökkenés viszonylag nagy 1,4 – 1,6. Tehát a hidrokarbonát ion koncentrációjának a pH és ezáltal a nitrifikáció optimalizálása szempontjából meghatározó szerepe van. A befolyó szennyvíz KOI koncentrációjának növekedésével (KOI >170 mg/l) a nitrifikáló és a heterotróf baktériumok közötti verseny következtében a nitrifikáló baktériumok száma vissza szorul és a szén vegyületek lebontása kerül előtérbe. Yun Chang Fu és Bishop (1995) megállapította, hogy a növekvő oxigén ellátással (O2 koncentráció > 5 mg/l) csak a légzési sebesség nőtt, de nem növekedett az átlagos KOI eltávolítási sebesség. Ez arra utal, hogy a növekvő oxigén ellátással megnő a biomassza saját légzése, vagyis a biofilm felületén egy aerob stabilizáció játszódik le. Brandt és Hegemann (2001) szerint a szorpció, denitrifikáció és a P eltávolítási folyamatok hatékonysága alapján lehet összehasonlítani az egyes hordozó-anyagokat. A hatékony működés megköveteli, hogy egy hordozó-anyagnak a fajlagos felülete legalább 500 – 1000 m2/ m3 legyen.
Rehbein és m.társai (1997) vizsgálatai szerint a bioszűrőn a hatékony nitrifikáció feltétele, hogy a tisztítandó szennyvízben a C/N arány < 2,0 és a szűrő nitrogén terhelése 2,0 kgN/m3 nap alatt legyen. Horn (1999) mérései szerint a nitrifikációs szűrő szubsztrát eltávolítási sebessége függ a biofilter anyagától, a gáz és folyadék, folyadék és biofilm közötti anyagátadástól és diffuziótól. A szerző modellt alakított ki, amellyel le lehet írni a bioszűrő teljesítményét, a szubsztrát és a hidraulikai viszonyokat. Barjenbruch (1998) mérései szerint a szűrő optimális térfogati terhelését (kg/m3nap) nitrifikációnál NH4-N-ra 0,1 – 1,5 , denitrifikációnál (NO3-N) 0,8 – 4,0 értékek között kell tartani. A szerző a bioszűrők alkalmazását elsősorban második tisztítási fokozatban ajánlja. Mildenberger (1999) vizsgálatai szerint a finom szemcséjű töltet esetében az ún. film– diffúziós hatás csökken. A durvább szemcsék esetében a diffúzió javul. A biomassza növekedés finom szemcséjű anyagnál akadályozta a filmdiffúziót, míg durvább szemcsék esetében a diffúzió emelkedett. 5. A D – Pesti bioszűrési eredmények értékelése 5.1 A bioszűrők alapadatai A telepen kialakított a BIOFOR (Biological – Fixed – Oxygen – Reactor) a bioszűrési technológia egyik formája, amelyet a telep második biológiai, tisztítási fokozatként építettek be. A szennyvíztelep nitrifikáló (N) és denitrifikáló (DN) szűrőinek műszaki adatait 2.táblázatban mutatjuk be. A nitrifikáló és a denitrifikáló szűrők egyértelműen tápanyag (nitrogén formák) eltávolításra vannak beállítva. 2. táblázat D – Pesti szennyvíztelep nitrifikáló (N) és denitrifikáló (DN) szűrőinek műszaki adatai A szűrőberendezés megnevezése
Nitrifikáló szűrő (N) Denitrifikáló szűrő (DN)
A szűrő felülete
A szűrő térfogata
Szűrési sebesség
(m2)
(m3)
(m/óra)
A szűrő anyag fajlagos felülete 2 (m / m3)
560
2352
7,0
~2000
227
703
14,2
~1000
A szűrő terhelése
Befúvott levegő mennyisége
(kgNH4 - (kgNO3N/m3nap) N/ m3nap) 0,58 -
(m3/óra)
-
0,35
10 000 -
5
5.2 A bioszűrési eredmények ismertetése A szennyvíztelepen kétfokozatú biológiai tisztítót rendszer üzemel. Az első fokozat egy hagyományos nagy–terhelésű eleveniszapos egység, amelyben egyidejű szimultán, kémiai foszfor eltávolítást is végeznek. A második biológiai fokozatot a sorba kapcsolt nitrifikáló (N) és denitrifikáló (DN) szűrők alkotják. A szenyvíztelep technológiai vázlatát és az egyes műtárgyak kapcsolatát a 2. ábra mutatja be. A D - Pesti szennyvíztelepre befolyó, nyers és az elfolyó, tisztított szennyvizek átlagos minőségi mutatóit a 3. táblázatban foglaltuk össze. 3. táblázat D - Pesti szennyvíztelepre befolyó, nyers és az elfolyó, tisztított szennyvizek átlagos minőségi mutatóinak összefoglalása (2001) Szennyvíz minőségének megnevezése Befolyó, nyers szennyvíz I. biológiai fokozat elfolyó, szennyvize II. biológiai fokozat nitrifikációs szűrőjének elfolyó, szennyvize II. biológiai fokozat elfolyó, szennyvize
pH
KOI
BOI5 Szerves oldó- NH4 Szerves- Összes- Nitrát szer (extrakt) N P (NO3) ( - ) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) 7,6 536 300 47 31 9,3 7,4 1,6 7,9
64
15
-
22,5
3,7
2,0
1,0
25
-
-
-
-
1,0
-
-
18,0
-
7,7
50
9,7
2,2
1,5
3,2
1,2
4,5
18
Lebegőanyag (mg/l) 835
Az első biológiai fokozat a befolyó KOI 88 %-át, a nitrikációs szűrő a KOI 2,6 %-át távolítja el. Tehát a szennyvíz szervesanyag tartalmának biológiai lebontását alapvetően az első nagyterhelésű eleveniszapos fokozat végzi. Az első biológiai fokozatban a nyers szennyvízzel befolyó ammónia koncentrációját 27 % -kal, a nitrifikáló bioszűrővel 68 %-kal lehet csökkenteni és a befolyó ammónia ~ 5%-a a tisztított szennyvízzel távozik. A nitrikációs szűrőről elfolyó víz nitrát tartalma 18,0 mg/l a denitrifikációt követően pedig 4,5 mg/l érték. Ennek megfelelően az utó-denitrifikáció – metanol adagolás mellett - 75 %-os hatásfokkal megy végbe. A vizsgálati eredmények alapján megállapíthatjuk, hogy a szennyvíztelep második biológiai fokozata a tápanyag (N-formák) eltávolítást jó hatásfokkal végzi. A 3. ábrán BMGE. Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék jelentése alapján bemutatjuk a 2001. évre vonatkoztatva a havi átlagos befolyó, nyers és elfolyó, tisztított szennyvizek KOI koncentrációjának alakulását. Jól látható, hogy átlagok alapján a telep nagyon kiegyensúlyozottan, a határértéket (50 mgKOI/l) tartva üzemel. A téli hidegebb időszakban (októbertől februárig) az elfolyó víz KOI értéke a határértéket kissé meghaladja. A jelenség azzal magyarázható, hogy a tisztítandó szennyvíz hőmérsékletének csökkenésével (16 °C) a biológiai tisztítás hatásfoka csökken és e miatt a tisztított szennyvíz minősége kissé romlik. 6. A bioszűrési technológia kialakításának szempontjai Bioszűrésnél a szűrő eltömődésének elkerülése végett a gondos mechanikai (homokfogás, ülepítés, zsír -és olajfogás) előtisztítás szükséges. A mechanikai, a zsír és olaj származékok az aktív biológiai felületet lefedik, és ez által gátolják annak működését. Ezen anyagoknak az aktív szűrőről történő eltávolítása, kiöblítése is kérdéses (Bubinger és Schwinning,
6
1992).
800 700 600 500 400 300 200 100 0
712 574
54
56
524
44
595
44
655
42
Telepi elfolyó KOI
584
54
652 569
42
542
46
532
46
562
59
634
57
57
Ja nu ár Fe br uá r M ár ci us Á pr ili s M áj us Jú ni us Jú l A ug ius u Sz szt us ep te m be r O kt ób N ov er em b D ec er em be r
KOI (mg/l)
Befolyó KOI
3.ábra A D-Pesti szennyvíztelepre befolyó, nyers és tisztított, elfolyó szennyvizek minőségének havi, átlagos változása (2001)
A bioszűrés alapvetően szervesanyagok (C- vegyületek) eltávolítására csak 2. fokozatként vagy tápanyag (N és P) elsősorban nitrogén eltávolítására (nitrifikáció és denitrifikáció) alkalmas. Nem ajánlatos a bioszűrőt, különösen a finom szemcséjű töltetűeket (nagy fajlagos felület) nagy terhelésű biológiai rendszerként üzemeltetni, mert a nagy iszap szaporulat miatt eltömődik. A fentiek miatt ajánlatos a befolyó szennyvíznél a BOI5 –t 100 mg/l, ammónia koncentrációt (NH4-N) 30 mg/l, a szűrő terhelését pedig1 kgBOI/m3nap érték alatt tartani. A heterotrófok (szénvegyületeket bontók) és nitrifikálók között az oxigénért verseny folyik. Az oxigén bevitel méretezésénél ezzel számolni kell. A nitrifikálók szaporodása kb. 1/10-e a heterotróf baktériumok szaporodásának. Nitrifikáció során 3,0 gTKN/m2nap N-eltávolító fluxus biztosításához az oxigén koncentrációt 8 - 10,0 mg/l értéken kell tartani. Ismeretes, hogy eleveniszapos rendszernél 0,5-2,0 mg/l oldott oxigén koncentrációt kell tartani. A bioszűrőnél a biofilm oxigén ellátását diffúzió és a nitrifikáló baktériumok oxigén ellátása céljából a biofilmen kívül (a víz fázisban) O2 koncentrációját viszonylag magasabb értéken ( 5-8 mgO2/l ) kell tartani, hogy megfelelő diffúziós " hajtóerő" legyen (Öllős és Szilágyi 1996). A bioszűrőknél általában utó-denitrifikációt alkalmaznak és a denitrifikáció céljából metanolt használnak. A metanol diffúziója lényegesen kisebb mint a nitrát ionoké és folyamatnál a kisebb diffuzió a meghatározó. Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy nagyobb metanol koncentrációt kell alkalmazni, mint amit a sztöchiometrikus arány megkövetelne. Ennek pedig egyenes következménye, hogy a denitrifikációt követően KOI növekedéssel és klórozás esetében nagyobb klór fogyással kell számolni (Iwai és Kitao, 1994). A bioszűrés legnagyobb előnye, hogy ellentétben a diszperz eleveniszapos rendszerrel nincs iszaplazulási, fonalasodási jelenség (bulking). Közismert, hogy a hagyományos eleveniszapos rendszerekben az utóülepítőből elfolyó, tisztított szennyvíz minősége a fonalas baktériumok
7
elszaporodása miatt leromlik. A bioszűrőnél soha sincs erre utaló jel pl. nagyobb biofilm "vedlés" vagy „flokk” elúszás formájában. 7. A bioszűrős és az eleveniszapos rendszerek általános összehasonlítása Az eleveniszapos és a bioszűrős szennyvíztisztítási eljárások kapcsolatát és különbözőségét a 4. táblázatban foglaljuk össze. Az összehasonlítás alapján megállapíthatjuk: • A bioszűrőknél csőreaktornak megfelelő szűrőket és az eleveniszapos rendszernél pedig elkevert típusú reaktorokat vagy kaszkád típusú reaktorokat alkalmaznak. • A bioszűrőnél nincs külön utóülepítőre szükség, mert a lebegőanyag eltávolítás az alulról felfelé történő szennyvíz áramlás hatására maga a szűrő berendezés végzi. Természetesen ebben az esetben időnként a lebegőanyag eltávolítását mosatással kell elvégezni, ez azt jelenti, hogy a szűrőt időnként az üzemből ki kell iktatni. • A bioszűrőknél nincs szükség iszap recirkulációra (élő biomassza visszaforgatása). Az eleveniszapos és más biofilmes rendszernél recirkulációra szükség van. • Mechanikai elő-tisztítás (rács, homokfogó, zsírfogó, előülepítő) a bioszűrők védelme miatt nagyon fontos. Az eleveniszapos berendezések előtt nem szükséges igényes előtisztítás. • A bioszűrőnél a (szűrő magasságának megfelelően) biocönozis részlegesen szétválik. Az eleveniszapos rendszernél kevert populációnak megfelelő kultúra alakul ki. • A bioszűrők elsősorban tápanyag (N formák eltávolítása) eltávolításra alkalmasak. Az eleveniszapos tisztítást elsősorban a szervesanyag (szén-vegyületek) lebontás céljából fejlesztették ki, de az iszapkor növelésével, anaerob, anoxikus reaktorok beiktatásával alkalmassá tették és tápanyagok (N és P vegyületek) eltávolításra egyaránt alkalmasak. • A bioszűrőnél az oldott oxigén koncentrációt viszonylag magasabb értéken ( 5-8 mgO2/l ) kell tartani, hogy megfelelő diffúziós " hajtóerő" legyen. Az eleveniszapos tisztítási gyakorlatban ennél az értéknél lényegesen kisebb oxigén koncentráció értékeket (1 – 3 mgO2/l) kell biztosítani.
8
4. táblázat Az eleveniszapos és a bioszűrő rendszerű szennyvíztisztítási eljárások összehasonlítása Technológiai jellemzők
Bioszűrős eljárás
Reaktor kialakítása
Bioszűrő: egydimenziós jellegű szennyvíz-mozgás Fázis szétválasztás A bioszűrőben történik, nincs külön utóülepítő Iszap recirkuláció Nincs Mikrobiológia jellemzése Biocönózis részlegesen szétválik: baktériumok a hordozó-anyaghoz rögzítve. „A tápanyag keresi a baktériumokat” Oxigén-ellátás 5-8 mgO2/l oxigén koncentrációt kell tartani megfelelő diffúziós " hajtóerő" miatt Előtisztítási igény Nagy Keverési viszonyok Egydimenziós jellegű szennyvíz mozgás Terhelés kgBOI/m3 nap vagy [kgBOI/kg nap] Oxigén-ellátás Szervesanyagok (C vegyületek) eltávolítása N eltávolítás : • Nitrifikáció • Denitrifikáció Foszfor eltávolítás Iszapszaporulat (kgiszap/kgBOIlebontott ) Iszapelvétel Üzemelési problémák
Helyigény
0,3 – 1,0 [ - ] 5-8 mgO2/l oxigén koncentrációt kell tartani megfelelő diffúziós " hajtóerő" miatt Részleges szerves-anyag eltávolításra használható, mert a képződött iszap a szűrőt eltömíti. A nehezebben bontható anyagok eltávolítására alkalmas Külön álló nitrifikációs és ezt követő denitrifikációs szűrő alkalmazható. A két folyamat hatékonyan megy végbe. Koagulációs kicsapatást követően a bioszűrési folyamattal eltávolítható 0,18 - 0,20
Eleveniszapos eljárás (egy lépcsős) Teljes elkeveredésű eleveniszapos medence Utóülepítő Az utóülepítő és a levegőztető között Kevert populáció: baktériumok diszperz pehely rendszert alkotnak. „A baktériumok keresik a tápanyagot” 0,5 -2,0 mgO2/l oxigén koncentrációt kell tartani Kicsiny Teljes elkeveredésű medence vagy kaszkád rendszer 0,3 – 3,0 [0,1 – 1,0] 0,5 -2,0 mgO2/l oxigén koncentrációt kell tartani A könnyen bontható szervesanyagok teljesen, a nehezen bontható anyagok részlegesen távolíthatók el. A biológiai egységen belül kell kialakítani a nitrifikációs és a denitrifikációs egységet. Biológiai módszer és a kémiai kicsapatás külön – külön vagy együtt is alkalmazható 0,4 - 0,6
Mosatással, öblítéssel
Utóülepítőből
Az üzemelést zavarja: • Diffuzió korlátozó tényező • A hab-képző anyagok • Nagy lebegőanyag tartalom • A szennyezõ anyag koncentráció csúcsok jelentkeznek a tisztított szennyvízben Kicsiny
Az üzemelést zavarja: • A hab-képző anyagok • Fonalas baktériumok elszaporodása • Pehely szétesés
Nagy
9
Összefoglalás A bioszűrős tisztító rendszerek kifejlesztése nem egyszerűen az eleveniszapos tisztítás intenzifikálásának tekinthetők, hanem egy teljesen új szerű technológiai megoldást jelentenek, amelyek segítségével a nitrogén-formák (ammónia, org.N, nitrát) eltávolítása hatékonyan megoldható. D –Pesti szennyvíztelep vizsgálati eredményei alapján megállapíthatjuk: • első biológiai fokozat a befolyó KOI 88 %-át, a nitrikációs szűrő a KOI 2,6 %-át távolítja el. Tehát a szennyvíz szervesanyag tartalmának biológiai lebontását alapvetően az első nagy-terhelésű eleveniszapos fokozat végzi. • A nitrikációs szűrőről elfolyó víz nitrát tartalma 18,0 mg/l a denitrifikációt követően pedig 4,5 mg/l érték. Ennek megfelelően az utó-denitrifikáció – metanol adagolás mellett - 75 %-os hatásfokkal megy végbe. A vizsgálati eredmények alapján megállapíthatjuk, hogy a szennyvíztelep második biológiai fokozata a tápanyag (ammónia, nitrát) eltávolítást jó hatásfokkal végzi. • A szennyvíztelep nagyon kiegyensúlyozottan üzemel, a tisztított szennyvíz minőségére vonatkozó határértékeket (KOI, ammónia, nitrát, foszfor) a telep átlagban tartani tudja. A téli hidegebb időszakban (December - Február) az elfolyó, tisztított szennyvíz ammónia értéke a határértéket (2,0 mgNH4-N/l) kissé meghaladja (2,8 mgNH4-N/l). A jelenség azzal magyarázható, hogy a tisztítandó szennyvíz hőmérsékletének csökkenésével (16 °C) a nitrifikáció hatásfoka csökken. A bioszűrési technológia alkalmazására vonatkozó általános megállapítások: • A bioszűrés elsősorban nitrogén eredetű tápanyagok (nitrifikáció és denitrifikáció) eltávolítására alkalmas. Nem ajánlatos a bioszűrőt, különösen a finom szemcséjű töltetűeket (nagy fajlagos felület) nagy terhelésű biológiai rendszerként üzemeltetni, mert a nagy iszap szaporulat miatt gyorsan eltömődik • A bioszűrőnél a biofilm oxigén ellátását diffúzió és a nitrifikáló baktériumok oxigén ellátása céljából a biofilmen kívül (a víz fázisban) O2 koncentrációját viszonylag magasabb értéken ( 5-8 mgO2/l ) kell tartani, hogy megfelelő diffúziós " hajtóerő" legyen. • A bioszűrőknél általában utó-denitrifikációt alkalmaznak és a denitrifikáció céljából metanolt használnak. A metanol diffúziója lényegesen kisebb mint a nitrát ionoké és folyamatnál a kisebb diffuzió a meghatározó. Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy nagyobb metanol koncentrációt kell alkalmazni, mint amit a sztöchiometrikus arány megkövetelne. Ennek pedig egyenes következménye, hogy a denitrifikációt követően KOI növekedéssel és klórozás esetében nagyobb klór-fogyással kell számolni. • A bioszűrésnél - ellentétben a diszperz eleveniszapos rendszerrel - a szűrőben a fonalas baktériumok nem szaporodnak el és ennek következtében a tisztított szennyvíz minőségét az elúszó baktériumok nem rontják. Irodalomjegyzék Barjenbruch, M. (1998): Stand der Biofiltration in Deutschland. awt. Abwassertechnik. Heft 4, 13 – 18 BMGE. Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék: A Dél-Pesti szennyvíztisztító telep üzemének vizsgálata. Összefoglaló értékelés. Budapest, 2001, 5 – 17. Brandt, D. – Hegemann, W. (2001): Leistungsvergleich verschiedener Trägermaterialien. Wasser.Abwasser (gwf), 142, Nr. 9, 627 – 633 Bubinger, H. – Schwinning, H-G. (1992): Grundlagen und Anwendungsbeispiele der
10
Biofiltertechnologie. Sonderdruck aus Wasser, Luft und Boden, Heft 5, 66 –70. Horn, H. (1999): Modellhafte Analyse der Nitrifikation in aufwärts durchströmen Biofiltern. Wasser.Abwasser (gwf), 140, Nr. 2, 104 – 111 Mildenberger, M. (1999): Die Grenzschicht beeinflußt die Abbaurate immobiler Mikroorganismen. Wasser.Abwasser (gwf), 140, Nr. 4, 286 –292 Oldenburg, M. – Sekulov,I. (1995): Rückhalt von Ammoniumspitzen in Festbettreaktoren. awt. Abwassertechnik. Heft 3, 28 – 30 Öllős, G. – Szilágyi, M. (1996): Bioszűrés a szennyvíztisztításban. Csatornamű Információ, 1996/3, 4 – 12. Rehbein, V. – Nerger, C. – Wilderer, P. A. (1997): Nitrifikation kommunaler Abwässer mit Biofiltration. awt. Abwassertechnik. Heft 5, 44 – 47 Shigehisa Iwai – Takane Kitao (1994): Wastewater Treatment with Microbial Films. Technomic Publishing Co. Inc., Lancester. Basel. Tian C. Zhang – Bishop, P.L. (1996): Evaluation of subtrate and pH effects in a nitrifying biofilm.Water Environmental Research, Vol.68, No7, 1107 - 1115 Yun Chang Fu - Bishop, P.L. (1995): The evaluation of respiration rate in fixed-film system under various organic loading rates. Water Environmental Research, Vol. 67, No7, 10361043
